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JP7160117B2 - 光増幅装置、光伝送システム及び光増幅方法 - Google Patents

光増幅装置、光伝送システム及び光増幅方法 Download PDF

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Description

本発明は光増幅装置及び光増幅方法に関し、特に、励起光源の冗長構成を備える光増幅装置及び光増幅方法に関する。
図８は、海底ケーブルシステムで用いられる一般的な光増幅装置９００の構成を示す図である。光増幅装置９００は、海底ケーブルシステムの海底中継器に備えられる。海底中継器に求められる高信頼性を確保するために、４個の励起ＬＤ９０１－９０４（ＬＤ１－ＬＤ４）による冗長構成が採用される。ＬＤはレーザダイオード（laser diode）を意味する。励起ＬＤ９０１－９０４が生成する励起光は、前段の光カプラ９０５により結合される。分岐された励起光は、後段の光カプラ９０６を経由して、光ファイバ９０７及び９０８のそれぞれの途中に配置されたＥＤＦ（erbium-doped fiber、エルビウム添加ファイバ）９０９及び９１０を励起する。ＥＤＦ９０９及び９１０は、１５５０ｎｍ帯の光増幅装置で一般的に用いられる利得媒体（gain medium）である。
励起ＬＤ９０１－９０４が生成する励起光の強度は、制御回路９２０によって制御される。このような、４個の励起ＬＤによって励起光源の冗長機能を実現する構成を、以下では「４ＬＤ冗長構成」と呼ぶ。
海底ケーブルシステムの光ファイバ伝送路には、一般に、上り方向の伝送と下り方向の伝送とに各々１本の光ファイバが割り当てられる。この上り方向及び下り方向の各光ファイバの組をファイバペア（fiber pair、ＦＰ）と呼ぶ。光ファイバ９０７が上り方向（Ｕｐ）の伝送に用いられ、光ファイバ９０８が下り方向（Ｄｏｗｎ）の伝送に用いられるとすると、光増幅装置９００は、１ファイバペア（ＦＰ）の光信号を増幅する。
光中継器に接続される光ファイバが１ファイバペア（１ＦＰ）から２ファイバペア（２ＦＰ）に増加した場合、励起が必要なＥＤＦも２個から４個に増加する。図８の構成の光増幅装置９００を用いて４個のＥＤＦを励起するためには光増幅装置９００が２台必要になる。この場合、８個の励起ＬＤが必要となる。さらに光ファイバが４ファイバペア（４ＦＰ）に増えた場合には、８個のＥＤＦを励起するために１６個の励起ＬＤが必要となる。
図９は、他の一般的な光増幅装置９１０の構成を示す図である。光増幅装置９１０は、制御回路９２０及び４個の励起ＬＤ９０１－９０４（ＬＤ１－ＬＤ４）を持つ励起部９１１と、光カプラ９３１－９３４及びＥＤＦ９４１－９４４を持つ光増幅部９２１と、を備える。光増幅部９２１は、２ファイバペアが持つ４個のＥＤＦ９４１－９４４を、励起ＬＤ９０１－９０４を用いた４ＬＤ冗長構成によって励起する。このため、光増幅部９２１は励起光を入力するための４個の入力ポートを備える必要がある。
光増幅部９２１は、入力された４個の励起光を４個のＥＤＦに分配するための４個の光カプラ９３１－９３４を備える。光カプラ９３１は励起ＬＤ９０１及び９０２が生成した励起光を結合して光カプラ９３３及び９３４へ出力する。光カプラ９３２は励起ＬＤ９０３及び９０４が生成した励起光を結合して光カプラ９３３及び９３４へ出力する。光カプラ９３３は、光カプラ９３１及び９３２から入力された励起光を結合して分岐し、ＥＤＦ９４１及び９４２を励起する。光カプラ９３４は、光カプラ９３１及び９３２から入力された励起光を結合して分岐し、ＥＤＦ９４３及び９４４を励起する。
光カプラ９３１－９３４を用いることにより、励起ＬＤ９２１－９２４が生成した励起光は全てのＥＤＦ９４１－９４４を励起する。このようにして、光増幅装置９１０は、４ＬＤ冗長構成によって４個のＥＤＦを励起できるとともに、図８の光増幅装置９００と比べて、ＥＤＦ１個あたりに必要な励起ＬＤの数を半減できる。
図９においてさらに光ファイバ伝送路が４本（ＦＰ３及びＦＰ４)増加した場合には、破線で示されるように、光増幅装置９１０と同様の構成を持つ光増幅装置をもう１組用意する必要がある。そして、ＦＰ１及びＦＰ２の４個のＥＤＦを４個の励起ＬＤ（ＬＤ１－ＬＤ４）を用いて励起し、ＦＰ３及びＦＰ４の４個のＥＤＦを他の励起ＬＤ（ＬＤ５－ＬＤ８）を用いて励起する。図８の構成を４ファイバペアに拡張すると励起ＬＤが１６個必要となるのに対して、図９の構成では励起ＬＤは８個（ＬＤ１－ＬＤ８）でよく、図８と比較して励起ＬＤの数を半減できる。
本発明に関連して、特許文献１には、２個の励起ＬＤの冗長構成において、励起ＬＤの故障状況に応じて２種類の光ファイバ増幅器のいずれか又はスルーファイバが選択される光信号中継器が記載されている。
特開２０１４－１６０９０８号公報
図８で説明した光増幅装置９００では、４個の励起ＬＤと２個のＥＤＦとが一体となっているため、励起ＬＤの数とＥＤＦの数との関係を変更できない。また、図９で説明した光増幅装置９１０では、励起部９１１の励起ＬＤの数（４個）と光増幅部９２１の励起光の入力ポートの数（４個）とをそれぞれ一致させる必要がある。その結果、一般的な４ＬＤ冗長構成を用いた光増幅装置では、４個の励起ＬＤを用いて４個を超えるＥＤＦを励起できなかった。また、特許文献１に記載された構成は、４ＬＤ冗長構成を備える光増幅装置においてＥＤＦ１個あたりの励起ＬＤの個数の増大を抑制するという課題を解決するための技術を記載していない。
（発明の目的）
本発明の目的は、励起ＬＤの冗長構成を備える光増幅装置において励起ＬＤの個数の抑制を可能とする技術を提供することである。
本発明の光増幅装置は、
複数の励起光源が生成した複数の励起光を出力する励起手段と、
入力が前記複数の励起光源に接続され、入力された光を分岐し、分岐された光を複数の第１の分配光として出力する第１の分配手段と、
入力が前記第１の分配手段に接続され、入力された光を結合及び分岐し、分岐された光を複数の第２の分配光として出力する複数の第２の分配手段と、
前記複数の第２の分配光のそれぞれによって励起される複数の利得媒体と、
を備える。
本発明の光増幅方法は、
複数の励起光源が生成した複数の励起光を出力し、
前記複数の励起光源から入力された光を分岐し、分岐された光を複数の第１の分配光として出力し、
前記第１の分配光を結合及び分岐し、分岐された光を複数の第２の分配光として出力し、
複数の利得媒体を前記複数の第２の分配光のそれぞれによって励起する、
ことを特徴とする。
本発明は、励起ＬＤの冗長構成を備える光増幅装置において励起ＬＤの個数の抑制を可能とする。
光増幅装置１００の構成例を示すブロック図である。 光伝送システム１の構成例を示すブロック図である。 光増幅装置１００の詳細な構成例を示すブロック図である。 光増幅装置１０１の詳細な構成例を示すブロック図である。 光増幅装置１０２の詳細な構成例を示すブロック図である。 光増幅装置２００の構成例を示すブロック図である。 光増幅装置２００の詳細な構成例を示すブロック図である。 一般的な光増幅装置９００の構成を示す図である。 一般的な光増幅装置９１０の構成を示す図である。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の光増幅装置１００の構成例を示すブロック図である。光増幅装置１００は、励起部１１０、第１の分配部１２０、光増幅部１７０及び１８０を備える。光増幅部１７０は、第２の分配部１３０及び利得ブロック１５０を備える。光増幅部１８０は、第２の分配部１４０及び利得ブロック１６０を備える。
励起部１１０は、励起光を出力する励起ＬＤ１１１－１１４を備える。励起ＬＤ１１１－１１４は、利得ブロック１５０及び１６０を励起する励起光を生成する励起光源である。すなわち、励起部１１０は複数の励起光を出力する励起手段を担う。第１の分配部１２０は、励起ＬＤ１１１－１１４から入力された励起光を分岐して、励起ＬＤの数よりも多数の励起光（第１の分配光）を出力する。すなわち、第１の分配部１２０は入力された光を分岐し、分岐された光を複数の第１の分配光として出力する第１の分配手段を担う。第２の分配部１３０及び１４０は、第１の分配部から入力された第１の分配光を結合及び分岐して、分岐された光（第２の分配光）を出力する。すなわち、第２の分配部１３０及び１４０は入力された光を結合及び分岐し、分岐された光を複数の第２の分配光として出力する第２の分配手段を担う。
利得ブロック１５０及び１６０はそれぞれＥＤＦ１５１－１５４及びＥＤＦ１６１－１６４を備える。利得ブロック１５０及び１６０に入力された複数の第２の分配光は、それぞれ、ＥＤＦ１５１－１５４及びＥＤＦ１６１－１６４を励起する。ＥＤＦ１５１－１５４及びＥＤＦ１６１－１６４は光を増幅する利得媒体である。第２の励起光によって励起されたＥＤＦ１５１－１５４及びＥＤＦ１６１－１６４は、入力された光信号を増幅する。ＥＤＦを用いた光増幅器の基本的な構成は広く知られているため、図１の利得ブロック１５０及び１６０ではＥＤＦ１５１－１５４及びＥＤＦ１６１－１６４で増幅される光信号の入出力経路の記載は省略されている。
第１の分配部１２０は、励起光を分岐することにより、励起ＬＤの数よりも多数の励起光（第１の分配光）を第２の分配部１３０及び１４０へ出力する。例えば、光増幅装置１００が備える第１の分配部１２０は、入力された４個の励起光を８個の励起光に分配して出力する。第２の分配部１３０及び１４０は、それぞれ、入力された４個の励起光を結合及び分岐して４個の励起光を生成して出力する。
このような構成を備える光増幅装置１００は、複数の励起ＬＤによる冗長構成を備えるとともに、励起ＬＤの個数よりも多くのＥＤＦを励起できる。例えば、光増幅装置１００は、４個の励起ＬＤによる冗長構成（４ＬＤ冗長構成）を備えることで、８個のＥＤＦを励起できる。すなわち、光増幅装置１００は、励起ＬＤの冗長構成を備える光増幅装置において励起ＬＤの個数を抑制できる。このような冗長構成を備えることにより、光増幅装置１００は、ある励起ＬＤが劣化しても他の励起ＬＤの励起光により光増幅装置の増幅機能を維持できる。
（第２の実施形態)
図２は、本発明の第２の実施形態の光伝送システム１の構成例を示すブロック図である。なお、本実施形態以降では、既出の要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
光伝送システム１は、端局１０、端局２０及び光増幅装置１００を備える。端局１０及び２０は４組のファイバペアであるＦＰ１－ＦＰ４が接続された、光信号を送受信する光トランシーバである。端局１０と端局２０とは、ＦＰ１－ＦＰ４を含む光ファイバ伝送路によって接続されている。それぞれのファイバペアは上り回線（Ｕｐ）及び下り回線（Ｄｏｗｎ）を備える。光増幅装置１００は、端局１０から入力された上り光信号を増幅して端局２０へ出力する。光増幅装置１００は、また、端局２０から入力された下り光信号を増幅して端局１０へ出力する。
第１の実施形態で説明したように、光増幅装置１００は、励起部１１０、第１の分配部１２０、第２の分配部１３０及び１４０、ＥＤＦ１５１－１５４及びＥＤＦ１６１－１６４を備える。図２では第２の分配部１３０及び１４０は１個のブロックとして描かれている。図２のＥＤＦ１５１－１５４及びＥＤＦ１６１－１６４は、それぞれ、図１の利得ブロック１５０及び利得ブロック１６０を構成する。
励起部１１０で生成された４個の励起光は、第１の分配部１２０、第２の分配部１３０及び１４０によって８個の励起光に分配される。この分配のための構成及び手順は、第１の実施形態と同様である。第２の分配部１３０及び１４０から出力された８個の励起光は、それぞれ、ＥＤＦ１５１－１５４及びＥＤＦ１６１－１６４を励起する。ＥＤＦ１５１はＦＰ１を伝搬する上り光信号を増幅し、ＥＤＦ１５２はＦＰ１を伝搬する下り光信号を増幅する。同様に、ＥＤＦ１５３及び１５４はＦＰ２を伝搬する光信号を増幅する。さらに、ＥＤＦ１６１及び１６２はＦＰ３を伝搬する光信号を増幅し、ＥＤＦ１６３及び１６４はＦＰ４を伝搬する光信号を増幅する。
図３は、本実施形態における光増幅装置１００の詳細な構成例を示すブロック図である。励起部１１０は、４個の励起ＬＤ１１１－１１４と、励起ＬＤ１１１－１１４の光出力を制御する制御回路１１５及び１１６とを備える。図３は制御回路１１５及び１１６がそれぞれ２個の励起ＬＤを制御する例を示す。ただし、１個の制御回路が制御する励起ＬＤの数は限定されない。例えば、１個の制御回路が全ての励起ＬＤを制御してもよい。なお、図３以降の図面において矢印は信号の方向の例示であり、信号の方向を限定しない。
制御回路１１５及び１１６は、ＥＤＦ１５１－１５４及びＥＤＦ１６１－１６４に所定のパワーの励起光が供給されるように、励起ＬＤ１１１－１１４のそれぞれが生成する励起光のパワーを制御する。励起ＬＤ１１１－１１４が生成する励起光のパワーは、各励起ＬＤの駆動電流によって制御される。制御回路１１５及び１１６は、各励起ＬＤが備えるモニタ受光素子の光電流によって、励起ＬＤの出力パワーを検出してもよい。さらに、制御回路１１５及び１１６は、第１の分配部１２０、第２の分配部１３０及び１４０を通過する励起光の光路毎の伝送損失をあらかじめ記憶していてもよい。例えば、励起ＬＤ１１１及び１１２の励起部１１０から各ＥＤＦまでの光路の損失を考慮することで、制御回路１１５は、各ＥＤＦに供給される、励起ＬＤ１１１及び１１２に基づく励起光パワーを推定できる。
制御回路１１５及び１１６が通信可能に接続され、一方の制御回路は他方の制御回路から取得した情報に基づいて任意の励起ＬＤを制御してもよい。例えば、制御回路１１５は、制御回路１１６と通信して励起ＬＤ１１３及び１１４の動作状況を取得し、その状況に応じて励起ＬＤ１１１－１１４の励起光のパワーを調整してもよい。
近年の励起ＬＤの高出力化により、４ＬＤ冗長構成を備える光増幅装置においても５個以上のＥＤＦを励起可能な光パワーが得られるようになった。本実施形態の第１の分配部１２０は、４個の入力を８個の出力に分配する４×８光カプラであり、例えば４個の１×２光カプラ（光カプラ１２１－１２４）で構成される。第１の分配部１２０の入力は、それぞれ、異なる励起ＬＤ１１１－１１４のいずれかに接続される。第１の分配部１２０は、励起部１１０が備える４個の励起ＬＤ１１１－１１４のそれぞれの出力を２分岐して、第２の分配部１３０及び１４０にそれぞれ４個の励起光を供給する。
光増幅部１７０は、４個の励起光を入力するために、４個の励起光入力ポートを備える。また、光増幅部１７０は、２組のファイバペアの光信号（ＦＰ１及びＦＰ２）を増幅するために、４個のＥＤＦ１５１－１５４を備える。具体的には、光増幅部１７０は、第２の分配部１３０及びＥＤＦ１５１－１５４を備える。
第２の分配部１３０の４個の励起光入力ポートは、それぞれ、第１の分配部１２０の異なる出力に接続される。第２の分配部１３０は、第１の分配部１２０から入力された４個の励起光を結合し、分岐して４個のＥＤＦ１５１－１５４に分配する。本実施形態では、第２の分配部１３０は４個の２×２光カプラ（光カプラ１３１－１３４）によって、４×４光カプラを構成する。
図３には、それぞれのＥＤＦが増幅する光信号が伝搬するファイバペアがＦＰ１－ＦＰ４として記載されている。第２の分配部１４０及びＥＤＦ１６１－１６４を備える光増幅部１８０の構成は光増幅部１７０と同様であり、光信号が伝搬するファイバペアがＦＰ３及びＦＰ４である点が異なる。また、ＥＤＦ１５１－１５４及びＥＤＦ１６１－１６４は、いずれも、Ｃ－ｂａｎｄの光信号を増幅する。本明細書において、「Ｃ－ｂａｎｄ」は、おおむね１５３０ｎｍ～１５６５ｎｍの波長帯を示す。
本実施形態における光増幅装置１００の動作についてより詳細に説明する。励起部１１０で生成された４個の励起光は、第１の分配部１２０が備える光カプラ１２１－１２４によって８個に分配される。分配された励起光のうち４個は光増幅部１７０に供給され、残りの４個は光増幅部１８０に供給される。より具体的には、光カプラ１２１－１２４で２分岐された励起光の一方は第２の分配部１３０へ出力され、他方は第２の分配部１４０へ出力される。その結果、光増幅部１７０に供給される４個の励起光には励起ＬＤ１１１－１１４が生成した励起光が含まれる。光増幅部１８０に供給される４個の励起光にも励起ＬＤ１１１－１１４が生成した励起光が含まれる。すなわち、励起ＬＤ１１１－１１４が生成した４個の励起光は、第２の分配部１３０及び第２の分配部１４０の両方に入力される。
第２の分配部１３０が備える光カプラ１３１－１３４は、入力された励起光を２個ずつ結合し、結合された励起光をそれぞれ２分岐し、２分岐された励起光を第２の分配光としてＥＤＦ１５１－１５４へ出力する。より具体的には、第２の分配部１３０に入力された４個の励起光は、光カプラ１３１又は１３２において結合された後に分岐され、光カプラ１３３及び１３４へ出力される。その結果、光カプラ１３３及び１３４には、励起ＬＤ１１１－１１４が生成した励起光が入力される。光カプラ１３３及び１３４は、光カプラ１３１及び１３２から出力された励起光を結合した後分岐する。光カプラ１３３は、ＥＤＦ１５１及び１５２へ励起光を供給する。光カプラ１３４は、ＥＤＦ１５３及び１５４へ励起光を供給する。
同様に、第２の分配部１４０に入力された４個の励起光は、光カプラ１４１又は１４２で結合された後に分岐され、光カプラ１４３及び１４４へ出力される。その結果、光カプラ１４３及び１４４にも、励起ＬＤ１１１－１１４が生成した励起光が入力される。そして、光カプラ１４３は、ＥＤＦ１６１及び１６２へ励起光を供給する。光カプラ１４４は、ＥＤＦ１６３及び１６４へ励起光を供給する。
このような構成により、ＥＤＦ１５１－１５４及びＥＤＦ１６１－１６４は、いずれも、励起ＬＤ１１１－１１４が生成した励起光によって励起される。制御回路１１５及び１１６は、励起ＬＤ１１１－１１４のいずれかの励起光のパワーが変動した際には、その変動を補うように他の励起ＬＤの出力パワーを制御することで、ＥＤＦに供給される励起光のパワーを所定の範囲に維持してもよい。例えば、励起ＬＤ１１１の励起光のパワーが低下した場合には、制御回路１１５は、励起ＬＤ１１２の駆動電流を増加させることで、第２の分配部１３０及び１４０が出力する励起光のパワーの低下を抑制してもよい。１つの制御回路１１５が励起ＬＤ１１１－１１４を制御する場合には、制御回路１１５は、複数の正常な励起ＬＤの出力パワーを増加させることで、故障した励起ＬＤのパワーの低下を補ってもよい。制御回路１１５及び１１６は、出力パワーが変動した励起ＬＤの励起部１１０から各ＥＤＦまでの光路の損失と、他の励起ＬＤの励起部１１０から各ＥＤＦまでの光路の損失との差を加味して励起ＬＤの駆動電流を調整してもよい。これにより、ＥＤＦ１５１－１５４及びＥＤＦ１６１－１６４に供給される励起光のパワーの変動をより精密に抑制できる。
以上説明したように、光増幅装置１００は、４個の励起ＬＤ１１１－１１４を用いた冗長構成（４ＬＤ冗長構成）を備える光増幅装置１００において、８個のＥＤＦ１５１－１５４及びＥＤＦ１６１－１６４を励起できる。すなわち、４ＬＤ冗長構成を備える光増幅装置１００は、ＥＤＦの増加に伴う励起ＬＤの個数の増加を抑制できる。いいかえれば、光増幅装置１００は、励起ＬＤの冗長構成を備える光増幅装置の励起ＬＤの個数を抑制できる。
また、第１の分配部１２０は、励起部１１０及び第２の分配部１３０と分離可能に構成されている。このため、光増幅装置１００は、第１の分配部１２０を励起部１１０と光増幅部１７０との間に挿入することで、励起ＬＤを増設することなく、４ＬＤ冗長構成を維持しながら光増幅部１８０を増設できる。光増幅装置は、光伝送システムにより伝送される光信号の波長帯に応じたＥＤＦを利得ブロックとして搭載する必要がある。本実施形態では、第１の分配部１２０と第２の分配部１３０及び１４０とを分離可能な構成とすることにより、ＥＤＦ１５１－１５４又はＥＤＦ１６１－１６４を搭載する光増幅部１７０又は１８０のみを光伝送システム１の構成に応じて変更できる。これにより、例えば、システム毎に光増幅装置１００の詳細な構成を設計することなく、簡易な設計変更でシステムを伝送する波長に対応した光増幅装置を実現できる。以下の変形例では、光増幅部１７０及び１８０をこれらとは異なる構成を備える光増幅部１７１及び１８１、又は、光増幅部１７２及び１８２に置き換えた例を説明する。
（第２の実施形態の第１の変形例）
光増幅部１７０及び１８０を変更することにより、４ＬＤ冗長構成による高信頼性を備えた多様な光増幅装置を実現できる。図４は、第２の実施形態の第１の変形例の光増幅装置１０１の詳細な構成例を示すブロック図である。
図４の光増幅装置１０１は、光増幅部１７０及び１８０に代えて光増幅部１７１及び１８１を備える。光増幅装置１０１では、ＦＰ１及びＦＰ３はＣ－ｂａｎｄの光信号を伝送し、ＦＰ２及びＦＰ４はＬ－ｂａｎｄの光信号を伝送する。本明細書において、「Ｌ－ｂａｎｄ」は、おおむね１５７０ｎｍ～１６１０ｎｍの波長帯を示す。ＦＰ２のＥＤＦ１５３及び１５４、ＦＰ４のＥＤＦ１６３及び１６４は、光増幅装置１００と同様のＥＤＦでもよく、Ｌ－ｂａｎｄ用に設計されたＥＤＦでもよい。すなわち、光信号の波長がファイバペア毎に異なる場合でも、光増幅装置１０１は、励起ＬＤの冗長構成を備える光増幅装置の励起ＬＤの個数を抑制できる。
（第２の実施形態の第２の変形例）
図５は、第２の実施形態の第２の変形例の光増幅装置１０２の詳細な構成例を示すブロック図である。
図５の光増幅装置１０２は、光増幅部１７２及び１８２を備える。光増幅装置１０２は、図３及び図４の光増幅装置１００及び１０１と比較して、２個のＥＤＦ（例えばＥＤＦ１５５及びＥＤＦ１５７）が直列に接続されており、ファイバペアがＦＰ１及びＦＰ２のみである点で相違する。光増幅部１７２において、ＥＤＦ１５５及び１５７はＦＰ１の上り光信号を増幅し、ＥＤＦ１５６及び１５８はＦＰ１の下り光信号を増幅する。光増幅部１８２において、ＥＤＦ１６５及び１６７はＦＰ２の上り光信号を増幅し、ＥＤＦ１６６及び１６８はＦＰ２の下り光信号を増幅する。ＦＰ１及びＦＰ２を伝搬する光信号の波長帯はＣ－ｂａｎｄでもよく、Ｌ－ｂａｎｄでもよい。光増幅装置１０２は、ＥＤＦが直列に接続されることで光増幅装置１００及び１０１よりも高い利得が得られるとともに、励起ＬＤの冗長構成を備える光増幅装置の励起ＬＤの個数を抑制できる。
（第３の実施形態）
励起ＬＤの冗長構成による高信頼性を維持しつつ、複数の励起ＬＤを用いて複数のＥＤＦを励起する光増幅装置のさらに他の構成例を説明する。図６は、第３の実施形態の光増幅装置２００の構成例を示すブロック図である。
光増幅装置２００は、励起部２１０、第１の分配部２２０、光増幅部２３０、２４０及び２５０を備える。励起部２１０は、６個の励起光を出力する。第１の分配部２２０は、入力された６個の励起光を分岐して１２個の励起光を出力する。第１の分配部２２０から出力された励起光は、光増幅部２３０－２５０にそれぞれ４個ずつ供給される。
図７は、光増幅装置２００の詳細な構成例を示すブロック図である。励起部２１０は、励起ＬＤ２１１－２１６（ＬＤ１－ＬＤ６）及び制御回路２１７－２１９を備える。制御回路２１７は励起ＬＤ２１１及び２１２を制御し、制御回路２１８は励起ＬＤ２１３及び２１４を制御し、制御回路２１９は励起ＬＤ２１５及び２１６を制御する。ただし、制御回路が制御する励起ＬＤの数は限定されない。例えば、制御回路２１７が全ての励起ＬＤ２１１－２１６を制御してもよい。制御回路２１７－２１９は通信可能に接続され、制御回路２１７－２１９は他の制御回路から取得した情報に基づいて、任意の励起ＬＤを制御してもよい。例えば、制御回路２１７は、制御回路２１８－２１９及び励起ＬＤ２１３－２１６の状況に応じて励起ＬＤ２１１－２１６の励起光のパワーを調整してもよい。
第１の分配部２２０は、６個の１×２光カプラ（光カプラ２２１－２２６）を備える。第１の分配部２２０は、励起ＬＤ２１１－２１６から入力された６個の励起光をそれぞれ２分岐し、１２個の励起光を出力する。第１の分配部２２０は、これらの励起光を４個ずつ光増幅部２３０－２５０に供給する。図７は、励起ＬＤ２１１－２１４が生成した励起光が光増幅部２３０に供給される例を示す。励起ＬＤ２１１－２１２、２１５－２１６が生成した励起光は光増幅部２４０に供給される。励起ＬＤ２１３－２１６が生成した励起光は光増幅部２５０に供給される。
光増幅部２３０－２５０は、第２の実施形態の光増幅部１７０と同様の構成を備える。そして、光増幅部２３０－２５０には、第２の実施形態と同様に、４個の励起ＬＤからの励起光が入力される。そして、光増幅部２３０－２５０は、いずれも、第２の分配部１３０によって結合及び分岐された励起光によって４個のＥＤＦを励起することで、２組のファイバペアを伝搬するＣ－ｂａｎｄの光信号を増幅する。光増幅部２３０－２５０は、図３に例示された第２の分配部１３０（４×４光カプラ）によって４個の励起光を分岐及び結合する。従って、光増幅装置２００においても４ＬＤ冗長構成が実現される。このような構成により、光増幅装置２００は、６個の励起ＬＤを用いて、４ＬＤ冗長構成を維持しつ１２個のＥＤＦを励起できる。すなわち、光増幅装置２００も、励起ＬＤの冗長構成を備える光増幅装置の励起ＬＤの個数を抑制できる。
（第２及び第３の実施形態の他の表現）
第２及び第３の実施形態の光増幅装置の構成は、以下のようにも記載できる。すなわち、励起部は２ｎ個（ｎは２以上の整数）の励起光源を備え、第１の分配部は１個以上２ｎ個以下の励起光に応じて４ｎ個の第１の分配光を出力する。そして、ｎ個の第２の分配部は、それぞれ、４個の第１の分配光に応じて４個の第２の分配光を生成する。４個の第２の分配光を生成するｎ個の第２の分配部は、４ｎ個の利得媒体を励起する。第２の実施形態及びその変形例はｎ＝２の場合の例であり、第３の実施形態はｎ＝３の場合の例である。ｎ＝３の場合、６個のうち４個の励起ＬＤの励起光を第１の分配部２２０から光増幅部２３０－２５０へ出力することで、４ＬＤ冗長構成が実現される。ｎが４以上の場合でも、光増幅装置は、４ＬＤ冗長構成を維持しつつ、より多くの利得媒体を励起できる。
上述の各実施形態の図面には、第１の分配部１２０及び２２０は複数の１×２光カプラを備え、第２の分配部１３０及び１４０は複数の２×２光カプラを備える例を記載した。しかし、第１及び第２の分配部の構成は図面の記載に限定されない。例えば、第１の分配部は、１×２光カプラに代えて１×３光カプラを用いてもよい。これにより、第１の分配部は、１個以上２ｎ個以下の励起光に応じて４ｎ個を超える第１の分配光を出力できる。このような構成は励起ＬＤのパワーに余裕がある場合に用いられてもよく、より多くのＥＤＦを励起できる。
さらに、第２の分配部は、それぞれ、異なる５個以上の励起ＬＤで生成された５個以上の第１の分配光を結合及び分岐して第２の分配光を生成してもよい。この場合、５個以上の励起ＬＤを用いた冗長構成が実現されるため、さらなる信頼性の向上が期待される。また、第１の分配光の数に応じて出力される第２の分配光の数も各実施形態の数には限定されない。
なお、本発明の実施形態は以下の付記のようにも記載されうるが、これらには限定されない。
（付記１）
複数の励起光源が生成した複数の励起光を出力する励起手段と、
入力が前記複数の励起光源に接続され、入力された光を分岐し、分岐された光を複数の第１の分配光として出力する第１の分配手段と、
入力が前記第１の分配手段に接続され、入力された光を結合及び分岐し、分岐された光を複数の第２の分配光として出力する複数の第２の分配手段と、
前記複数の第２の分配光のそれぞれによって励起される複数の利得媒体と、
を備える光増幅装置。
（付記２）
前記第１の分配手段のそれぞれの入力が互いに異なる前記励起光源に接続された、付記１に記載された光増幅装置。
（付記３）
前記第１の分配手段は入力された光のそれぞれを２分岐する複数の第１の光カプラを備える、付記１又は２に記載された光増幅装置。
（付記４）
前記第１の分配手段のそれぞれの出力が異なる前記第２の分配手段の異なる入力に接続された、付記１乃至３のいずれかに記載された光増幅装置。
（付記５）
前記第２の分配手段は、
２個の第１の分配光を結合し、結合された前記第１の分配光のそれぞれを２分岐し、２分岐された前記第１の分配光を前記第２の分配光として出力する複数の第２の光カプラを備える、
付記１乃至４のいずれかに記載された光増幅装置。
（付記６）
２ｎ個（ｎは２以上の整数）の前記励起光源を備える前記励起手段と、
２ｎ個の前記励起手段からの入力に応じて４ｎ個の前記第１の分配光を出力する前記第１の分配手段と、
４個の前記第１の分配光に応じて４個の前記第２の分配光を生成するｎ個の前記第２の分配手段と、
４ｎ個の利得媒体と、
を備える付記１乃至５のいずれかに記載された光増幅装置。
（付記７）
前記第１の分配手段は前記励起手段及び前記第２の分配手段と分離可能に構成された、付記１乃至６のいずれかに記載された光増幅装置。
（付記８）
１個のファイバペアを構成する２本の光ファイバのそれぞれに、前記光ファイバを伝搬する光信号を増幅する前記利得媒体が１個以上配置された、付記１乃至７のいずれかに記載された光増幅装置。
（付記９）
第１の端局と、
第２の端局と、
前記第１の端局及び前記第２の端局と光ファイバで接続され、前記第１の端局と前記第２の端局との間で送受信される光信号を増幅する付記１乃至８のいずれかに記載された光増幅装置と、
を備える光伝送システム。
（付記１０）
複数の励起光源が生成した複数の励起光を出力し、
前記複数の励起光源から入力された光を分岐し、分岐された光を複数の第１の分配光として出力し、
前記第１の分配光を結合及び分岐し、分岐された光を複数の第２の分配光として出力し、
複数の利得媒体を前記複数の第２の分配光のそれぞれによって励起する、
光増幅方法。
（付記１１）
互いに異なる前記励起光源から入力された光を分岐し、分岐された光を前記第１の分配光として出力する、付記１０に記載された光増幅方法。
（付記１２）
前記励起光源から入力された光のそれぞれを２分岐して前記第１の分配光を出力する、付記１０又は１１に記載された光増幅方法。
（付記１３）
互いに異なる前記第１の分配光を結合及び分岐し、分岐された光を前記第２の分配光として出力する、付記１０乃至１２のいずれかに記載された光増幅方法。
（付記１４）
２個の前記第１の分配光を結合し、結合された前記第１の分配光のそれぞれを２分岐し、２分岐された前記第１の分配光を前記第２の分配光として出力する、付記１０乃至１３のいずれかに記載された光増幅方法。
（付記１５）
１個以上２ｎ個（ｎは２以上の整数）以下の前記励起光に応じて４ｎ個の前記第１の分配光を出力し、
４個の前記第１の分配光に応じて４個の前記第２の分配光を生成し、
４ｎ個の利得媒体を前記第２の分配光のそれぞれによって励起する、
付記１０乃至１４のいずれかに記載された光増幅方法。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
また、それぞれの実施形態に記載された構成は、必ずしも互いに排他的なものではない。本発明の作用及び効果は、上述の実施形態の全部又は一部を組み合わせた構成によって実現されてもよい。
この出願は、２０１９年１月３０日に出願された日本出願特願２０１９－０１４７６５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１ 光伝送システム
１０、２０ 端局
１００、１０１、１０２、２００、９００、９１０ 光増幅装置
１１０、２１０、９１１ 励起部
１１５、１１６、２１７－２１９、９２０ 制御回路
１２０、２２０ 第１の分配部
１２１－１２４、１３１－１３４、１４１－１４４ 光カプラ
１３０、１４０ 第２の分配部
１５０、１６０ 利得ブロック
１７０－１７２、１８０、１８１、２３０－２５０、９２１ 光増幅部
２２１－２２６ 光カプラ
９０５、９０６、９３１－９３４ 光カプラ
９０７－９０８ 光ファイバ

Claims (9)

  1. ２ｎ個（ｎは２以上の整数）の励起光源が生成した２ｎ個の励起光を出力する励起手段と、
    入力が前記２ｎ個の励起光源に接続され、入力された光を分岐し、分岐された光を４ｎ個の第１の分配光として出力する第１の分配手段と、
    入力が前記第１の分配手段に接続され、それぞれが、入力された４個の光を結合及び分岐し、分岐された光を４個の第２の分配光として出力する、ｎ個の第２の分配手段と、
    ４ｎ個の前記第２の分配光のそれぞれによって励起される４ｎ個の利得媒体と、
    を備える光増幅装置。
  2. 前記第１の分配手段のそれぞれの入力が互いに異なる前記２ｎ個の励起光源に接続された、請求項１に記載された光増幅装置。
  3. 前記第１の分配手段は入力された光のそれぞれを２分岐する複数の第１の光カプラを備える、請求項１又は２に記載された光増幅装置。
  4. 前記第１の分配手段のそれぞれの出力が異なる前記ｎ個の第２の分配手段の異なる入力に接続された、請求項１乃至３のいずれかに記載された光増幅装置。
  5. 前記ｎ個の第２の分配手段は、それぞれ、
    ２個の第１の分配光を結合し、結合された前記第１の分配光のそれぞれを２分岐し、２分岐された前記第１の分配光を前記第２の分配光として出力する複数の第２の光カプラを備える、
    請求項１乃至４のいずれかに記載された光増幅装置。
  6. 前記第１の分配手段は前記励起手段及び前記ｎ個の第２の分配手段と分離可能に構成された、
    請求項１乃至５のいずれかに記載された光増幅装置。
  7. １個のファイバペアを構成する２本の光ファイバのそれぞれに、前記光ファイバを伝搬する光信号を増幅する前記利得媒体が１個以上配置された、請求項１乃至６のいずれかに記載された光増幅装置。
  8. 第１の端局と、
    第２の端局と、
    前記第１の端局及び前記第２の端局と光ファイバで接続され、前記第１の端局と前記第２の端局との間で送受信される光信号を増幅する請求項１乃至７のいずれかに記載された光増幅装置と、
    を備える光伝送システム。
  9. ２ｎ個（ｎは２以上の整数）の励起光源が生成した２ｎ個の励起光を出力し、
    ２ｎ個の前記励起光源から入力された光を分岐し、分岐された光を、ｎ個の分配手段のそれぞれに、４個ずつ第１の分配光として出力し、
    ｎ個の前記分配手段のそれぞれが、入力された4個の前記第１の分配光を結合及び分岐し、分岐された光を４個の第２の分配光として出力し、
    ４ｎ個の利得媒体を４ｎ個の前記第２の分配光のそれぞれによって励起する、
    光増幅方法。
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